“Lixiviación de Minerales de Cobre con Sales de Cloruro”
29 de mayo de 2020 - IMetChile agradece a sus auspiciadores
IMetChile contribuyendo a la educación continua y al desarrollo de la metalurgia
Pruebas y escalamiento industrial mediante modelos hidrodinámicos y metalúrgicos
Dr. Jorge Menacho
Contenido
Marco
Programa de Pruebas Lixiviación Clorurada
Programa de Pruebas SX-EW
Modelación Lixiviación Clorurada
Modelación SX-EW
Comentario Final
Marco
Esta presentación no pretende entregar una guía
detallada de la experimentación y tratamiento de
datos asociados a la implementación de un
proyecto de lixiviación clorurada, sino más bien,
entregar “tips” relevantes en el tema según la
experiencia del consultor
Programa de Pruebas Lixiviación Clorurada
Consideraciones Lix Clorurada
(a) El programa debe considerar muestras representativas de asociaciones mineralógicas predominantes del
yacimiento, diferenciadas por mineralogía, mena y leyes, en cantidad/calidad según las guías corporativas.
(b) Suponiendo existencia de Cpy, conviene probar (i) Lixiviación salina (35 g/L a 50 g/L Cl) y (ii) Lixiviación
hipersalina (120 g/L a 150 g/L Cl). Las etapas de curado y reposo son comunes en ambos casos y las
dosificaciones con frecuencia están entre 5 kg/t y 25 kg/t de sal
(c) Los minerales oxidados también suelen mejorar su rendimiento en una lixiviación clorurada, a evaluar
(d) El impacto de la tasa de riego debe ser estudiado, así como mediciones de permeabilidad líquida para
diseño de rampas de humectación y calendarios de riego
(e) También se debe considerar el impacto de la aireación en el proceso y establecer la relación entre
permeabilidad gaseosa y contenido líquido (humedad), para respaldar el diseño del sistema de aireación
dosif gas otrosCl Cl Cl-
mineqL ripio
m - m - mCl =
1 - f M ρ H
Recordar que existe una relación entre dosificación de sal y concentración de cloruro en equilibrio:
(f) Pruebas Complementarias:
Ensayos geotécnicos, geomecánicos, hidrodinámicos y neumáticos: permeabilidad saturada y no
saturada, humedades de reviente y drenaje, pruebas de consolidación, ensayos triaxiales, contenido
líquido crítico vs. propiedades cortantes (ángulo fricción interna y cohesión)
Definición temprana del modelo geometalúrgico y modelo de calidad física del yacimiento, entre otros
Evaluación del impacto ambiental de la matriz de impurezas en RILES y RISES
Ensayos orientados a caracterizar el potencial chancado químico inducido por el cloruro
Ensayos orientados a determinar las pérdidas de cloruro (gasificación HCl, otros)
Ensayos de SX de caracterización química y física de la planta en el nuevo escenario
(g) Data Industrial de apoyo (brownfield project):
Planta industrial de Lixiviación
Planta industrial SX-EW
Otras Fuentes de Información
Definición Conceptual del Proceso
La Lix Clorurada está orientada principalmente al beneficio de sulfuros; para un recurso identificado, se procede a la definición inicial del proceso a desarrollar
Reposo Riego ILS Riego Refino
SX-EW
PLS ILS Refino
Lavado Agua
DLRAL
Cátodos EW
Inyección de aire
E1
E2
S1
TKOC
W2
W1
DOC
Salmuera o Sal Sólida
Sal
H2SO4
H2SO4
Sal
Particularidades Lix Clorurada: Mecanismo deReacción Complejo
-Cl3+ 2+ 2+
2Cu S + 2Fe = Cu + CuS + 2Fe
Cl2+ 2+ 3+ +Fe + Cu = Fe + Cu
24 2
Cl+ + +
2 24Cu + O + H = 4Cu + H O
• La máquina virtuosa para generar férrico es posible porque en medio cloruro el ion cuproso es estable.Existe una “ventana óptima” de proceso
(A)
(B)
(C)
Cloruro:Complejante
universal
• Disolución de impurezas• Chancado químico de la roca
• La actividad de los protones aumenta en medio cloruro
(D)
(E)
(F)
(G)
(H)
(I)
(J)
- +2 2 4 4CaCl + H SO = CaSO + 2Cl + 2H
- +2 4 4H SO = HSO + H
- - 2- - +4 4HSO + Cl = SO + Cl + H
- +2 4 2 42NaCl +H SO = Na SO + 2Cl + 2H
En medio sulfato el bisulfato es la especiepreponderante a pH 1.5 a 2.5
El cloruro sube ladisponibilidad delácido libre
RX de Interés de Proceso
T°
(L) (G)HCl = HCl El ácido clorhídrico se volatiliza fácilmente
- 2- +4 4HSO = SO + H
El sulfato compite con elsulfuro por el Fe3+ + 2- 3+ +
4 2 3 46 2K + 2SO + 6H O + 3Fe = KFe OH SO + 6H
e) El programa de experimentación considera lo siguiente:
Ensayos de curado, en los cuales se determina la dosis de refino, H2SO4, NaCl (CaCl2) y el tiempo de
reposo (a granulometría industrial)
Ensayos de botella iso-pH/iso-Eh, orientadas a explorar variabilidad
Pruebas en columnas de 1m:
o Ensayos convencionales – Soporte a pruebas de variabilidad
o Ensayos a tasa reducida, espejo de las pruebas en columnas altas
Pruebas en columnas de gran altura. Pruebas individuales en condiciones óptimas definidas en las
pruebas anteriores. Determinación de respuestas química y física
Ensayos Lix especiales: Ensayos en tren de botellas, columnas o isocontenedores, con recirculación.
Determinación de “respuesta química de equilibrio”
Programa de Pruebas Lixiviación
Programa de Pruebas SX-EW
Pruebas SX de Laboratorio
• Ensayos batch de separación de fases con agitación controlada
• Ensayos piloto en flujo continuo• Medición de separación de fases en
planta
Ensayos Químicos Ensayos Físicos
• Densidad• Viscosidad• Tensión superficial• Tensión interfacial
Caracterización Fco.-Qca.
Generar un conjunto robusto de isotermas para diseñar el proceso
industrial de SX
Además, disponer de perfiles de planta recientes para sintonizar las isotermas
de laboratorio
Nuevas Mediciones Planta SX-EW (DRM, 2018)
0 5 10 15 20 250
5
10
15
Picket Fence
Canaleta de Descarga del Orgánico
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 250
5
10
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Picket Fence
Canaleta de Descarga del Orgánico
Org
anic
Ve
loci
ty, c
m/s
Capa Superior del Orgánico W1 Capa inferior del Orgánico W1
Modelación Lixiviación
Modelo Fenomenológico Lix Clorurada (DRM)
Ecuaciones Básicas Modelo Lix Clorurada:
• Continuidad• Momentum
• Cinética química
C.B. según proceso industrial
Utilidad Escalamiento de la recuperación y el
consumo de lixiviantes Ramp up de implementación gradual lix
clorurada Simulación de programas de mina y
estimación de programas de producción Diseño, optimización y control de
procesos industriales
Escalamiento Lix Clorurada
Botellas Columnas 1m Columnas
Gran Altura
Isocontenedores
de 1 m3
Resultados
MODELOS FENOMENOLÓGICOS
PILA INDUSTRIAL
Los modelos fenomenológicos permiten escalar resultados y simular la respuesta industrial bajo diferentes escenarios
Reconocidos enla Guía Corporativa Geometalurgia de
Codelco Chile
Reconocidos en las Guías ADS de
AMSA
Metodología DRM: Modelación
Modelación hidro-metalúrgica columnas lixiviación clorurada
Recuperación CuTConsumo bruto ácido
Cobre en drenajeCaudal de drenaje
Metodología DRM: Scale Up Hidrometalúrgico
Escalamiento recuperación y consumo de ácido industrial
Consumo bruto ácido industrial vs tiempoRecuperación CuT industrial vs tiempo
Escalamiento por altura
Escalamiento por dispersión flujo
Escalamiento por otros efectos
Flow Dispersion Scale Up (Menacho, 1999)
* * *
Column i Column PF i0R p ,t = φ t R p , t, t dt
PF i PF jR p ,t = R p , t
* * *
Pad j Pad PF j0R p ,t = φ t R p , t, t dt
Metodología DRM: Scale Up Hidrodinámico-Geotécnico
Escurrimiento de soluciones en la pila industrial
Perfil probable de saturación hidrodinámica vs. tiempo de riego, mineral competente y mineral alterado por chancado químico
Límite GeotécnicoMineral Alterado
Mineral Competente
Sintonización Modelo/Operación Industrial Existente, modelación transiente adición sal
Desempeño Modelo DRM Lix Clorurada
Simulación Lix Clorurada Futura: Ramp Up y estimación de Programa de Producción
Simulación Plan Mina Modelo DRM Lix Clorurada
Modelación SX-EW
Respuesta Química y Física Planta SX-EW
o Aspectos químicos modelables desde las isotermas y pruebas piloto a pequeña escalao Aspectos físicos según medición arrastres y transferencia cloruro al electrolito SX - EW
Resolution of theNewton Equations
m1out = Spent purge
m2out = Gasified chlorine
m3out = Chloride in cathodes
m4out = Chloride in barren organic
Differential change of chloride in electrolyte inventory
m1in = Chloride in
loaded organic
Electrolyte
m2in = Chloride in
water make up
E1
E2
S1
TKOC
W2
W1
DOC
EW
Se modela el balance decloro en cada una de lasetapas del circuito SX-EW
Menacho J.M. et al., “A Dynamic Model for Chloride Control in SX Plants”, Hydrometallurgy of
Copper, Vol. VI, Book 2: Modeling Impurity Control and Solvent Extraction, Copper 2003, Santiago
Arrastres y Purgas (Modelo DRM)
Potentialentrainmentin the organicexiting E1
Modelación/Simulación dinámica arrastres y cloruro SX – EW (Experimental/Modelo)
Cl- salida agua lavado
Cl- entrada celda EW
Ramp Up SX Proyecto Lix Clorurada (Modelo DRM)
Flowrate Reduction:7,200 a 6,000 m3/h
E1 Organic ContinuousT-A Exit
T-B Exit
T-C Exit
T-D Exit
Intervention End:15.11..20
J.M, Menacho (DRM), J.S. Manríquez (DRM), S. Rojas (AMSA) and A. Olea (AMSA), “Methodology to Control Chloride in SX-EW Electrolyte from Chloride Leach Operations”, HydroProcess 2019, Santiago-Chile, June 19th, 2019.
Paso 8: Proyección situación esperada en ramp up y posterior cloruro SX - EW
Planta SX-EW Antes/Después
• Campañas Medición
• Proyección Modelos
Cumplimiento metas del
proyecto Lix Clorurada
en SX-EW
OJO
26
“Lixiviación de Minerales de Cobre con Sales de Cloruro”
29 de mayo de 2020 - IMetChile agradece a sus auspiciadores
IMetChile contribuyendo a la educación continua y al desarrollo de la metalurgia
El éxito de un proyectode lixiviación clorurada depende fuertemente de la robustez de la
Ingeniería de Procesosque lo sustente